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SVT Thème La Terre dans l'univers, la vie, l'évolution du vivant.
Génétique et évolution
- En classe de seconde, une première approche de la diversité génétique a été effectuée. En classe de première S, les
mutations ont été étudiées à l'échelle moléculaire ainsi que leur contribution à la production de diversité génétique. En
classe terminale, on étudie les aspects génétiques de la sexualité en se limitant au cas des organismes pluricellulaires.
La méiose est la succession de deux divisions cellulaires précédée comme
toute division d'un doublement de la quantité d'ADN (réplication). Dans son
schéma général, elle produit quatre cellules haploïdes à partir d'une cellule
diploïde.
Au cours de la méiose, des échanges de fragments de chromatides
(crossing-over ou enjambement) se produisent entre chromosomes
homologues d'une même paire.
Les chromosomes ainsi remaniés subissent un brassage
interchromosomique résultant de la migration aléatoire des chromosomes
homologues lors de la 1ère division de méiose. Une diversité potentiellement
infinie de gamètes est ainsi produite.
Des anomalies peuvent survenir. Un crossing-over inégal aboutit parfois à
une duplication de gène. Un mouvement anormal de chromosomes produit
une cellule présentant un nombre inhabituel de chromosomes. Ces
mécanismes, souvent sources de troubles, sont aussi parfois sources de
diversification du vivant (par exemple à l'origine des familles multigéniques).
Au cours de la fécondation, un gamète mâle et un gamète femelle
s'unissent : leur fusion conduit à un zygote. La diversité génétique potentielle
des zygotes est immense. Chaque zygote contient une combinaison unique
et nouvelle d'allèles. Seule une fraction de ces zygotes est viable et se développe.
- L'association des mutations et du brassage génétique au cours de la méiose et de la fécondation ne suffit pas à
expliquer la totalité de la diversification génétique des êtres vivants. Il s'agit ici de donner une idée de l'existence de la
diversité des processus impliqués, sans chercher une étude exhaustive. En outre, une diversification des êtres vivants
n'est pas toujours liée à une diversification génétique.
- D'autres mécanismes de diversification des génomes existent : hybridations
suivies de polyploïdisation, transfert par voie virale, etc.
S'agissant des gènes impliqués dans le développement, des formes vivantes
très différentes peuvent résulter de variations dans la chronologie et l'intensité
d'expression de gènes communs, plus que d'une différence génétique.
Une diversification des êtres vivants est aussi possible sans modification des
génomes : associations (dont symbioses) par exemple.
Chez les vertébrés, le développement de comportements nouveaux,
transmis d'une génération à l'autre par voie non génétique, est aussi source
de diversité : chants d'oiseaux, utilisation d'outils, etc.
- La biodiversité a été définie et présentée comme produit et étape de l'évolution. Dans les classes précédentes, il a été
montré que des individus porteurs de diverses combinaisons génétiques peuvent différer par leurs potentiels
reproducteurs (plus grande attirance sexuelle exercée sur le partenaire ; meilleure résistance à un facteur du milieu,
aux prédateurs ; meilleur accès à la nourriture, etc.). Cette influence, associée à la dérive génétique, conduit à une
modification de la diversité génétique des populations au cours du temps.
Sous l'effet de la pression du milieu, de la concurrence entre êtres vivants et
du hasard, la diversité des populations change au cours des générations.
L'évolution est la transformation des populations qui résulte de ces
différences de survie et du nombre de descendants.
Objectifs et mots-clés. On insistera sur l'existence d'une survie différentielle
et sur la diversité de l'effectif des descendants des individus qui conduisent à
une modification des populations. Sélection naturelle et dérive génétique
sont replacées dans ce cadre global.
Analyser une situation concrète, à
partir d'arguments variés (données
génétiques, paléontologiques,
biologiques, arbres phylogénétiques,
etc.).
La diversité du vivant est en partie décrite comme une diversité d'espèces.
La définition de l'espèce est délicate et peut reposer sur des critères variés
qui permettent d'apprécier le caractère plus ou moins distinct de deux
populations (critères phénotypiques, interfécondité, etc.). Le concept
d'espèce s'est modifié au cours de l'histoire de la biologie.
Une espèce peut être considérée comme une population d'individus
suffisamment isolés génétiquement des autres populations. Une population
d'individus identifiée comme constituant une espèce n'est définie que durant
un laps de temps fini.
On dit qu'une espèce disparaît si l'ensemble des individus concernés
disparaît ou cesse d'être isolé génétiquement. Une espèce supplémentaire
est définie si un nouvel ensemble s'individualise.
- Homo sapiens peut être regardé, sur le plan évolutif, comme toute autre espèce. Il a une histoire évolutive et est en
perpétuelle évolution. Cette histoire fait partie de celle, plus générale, des primates.
D'un point de vue génétique, l'Homme et le chimpanzé, très proches, se
distinguent surtout par la position et la chronologie d'expression de certains gènes.
Le phénotype humain, comme celui des grands singes proches, s'acquiert
au cours du développement pré et postnatal, sous l'effet de l'interaction entre
l'expression de l'information génétique et l'environnement (dont la relation
aux autres individus).
Les premiers primates fossiles datent de - 65 à -50 millions d'années. Ils sont
variés et ne sont identiques ni à l'Homme actuel, ni aux autres singes
actuels. La diversité des grands primates connue par les fossiles, qui a été
grande, est aujourd'hui réduite.
Homme et chimpanzé partagent un ancêtre commun récent. Aucun fossile
ne peut être à coup sûr considéré comme un ancêtre de l'homme ou du
chimpanzé.
Le genre Homo regroupe l'Homme actuel et quelques fossiles qui se
caractérisent notamment par une face réduite, un dimorphisme sexuel peu
marqué sur le squelette, un style de bipédie avec trou occipital avancé et
aptitude à la course à pied, une mandibule parabolique, etc. Production
d'outils complexes et variété des pratiques culturelles sont associées au
genre Homo, mais de façon non exclusive. La construction précise de l'arbre
phylogénétique du genre Homo est controversée dans le détail.
- L'organisation fonctionnelle des plantes (angiospermes) est mise en relation avec les exigences d'une vie fixée en
relation avec deux milieux, l'air et le sol. Au cours de l'évolution, des processus trophiques, des systèmes de
protection et de communication, ainsi que des modalités particulières de reproduction se sont mis en place. L'objectif
de ce thème est, sans rentrer dans le détail des mécanismes, de comprendre les particularités d'organisation
fonctionnelle de la plante et de les mettre en relation avec le mode de vie fixé.
Les caractéristiques de la plante sont en rapport avec la vie fixée à l'interface
sol/air dans un milieu variable au cours du temps.
Elle développe des surfaces d'échanges de grande dimension avec
l'atmosphère (échanges de gaz, capture de la lumière) et avec le sol (échange
d'eau et d'ions). Des systèmes conducteurs permettent les circulations de
matières dans la plante, notamment entre systèmes aérien et souterrain.
Elle possède des structures et des mécanismes de défense (contre les
agressions du milieu, les prédateurs, les variations saisonnières).
L'organisation florale, contrôlée par des gènes de développement, et le
fonctionnement de la fleur permettent le rapprochement des gamètes entre
plantes fixées.
La pollinisation de nombreuses plantes repose sur une collaboration animal
pollinisateur/plante produit d'une coévolution.
À l'issue de la fécondation, la fleur se transforme en fruits contenant des graines.
La dispersion des graines est nécessaire à la survie et à la dispersion de la
descendance. Elle repose souvent sur une collaboration animal
disséminateur/plante produit d'une coévolution.
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